基于FPGA的视频监控时代

HDR处理算法有很强的处理功能，尤其是当使用更高帧速率的兆像素传感器时。这些都需要很强的处理能力，现成的图像信号处理器(ISP)往往无法实现。使用FPGA实现这些复杂和需要大量资源的的算法是最佳的。相同的FPGA器件可用于实现附加的图像处理算法。

图5 基于FPGA的传感器接口桥接和HDR处理

图5展示了用松下MN34041图像传感器实现HDR。具有不同曝光时间的两个1080p帧以每秒60帧(fps)的速度捕获。通过一个行缓冲器传递一个帧，同步这两个捕获的帧。同步后，两帧被组合，并加工成每秒30帧的1080p帧。在上述的例子中，传感器接口、行缓冲器控制器、帧合成器和色调映射算法是用单片莱迪思的MachXO2 FPGA来实现的。处理的帧然后被传递的图像信号处理器，用于进一步的处理。

视频分析

视频分析(VA)具有能够自动分析视频的功能， 以检测并确定事件。视频分析可用于广泛的应用领域，包括安防监控、汽车、交通控制、以及零售。运动检测是最流行的视频分析算法，相对固定的背景场景检测运动。Intellivision公司针对基于LatticeECP3 HDR-60摄像机开发套件已经开发了一套完整的智能视频分析和移植，可实现智能安全摄像机的设计。该套件包括智能视频移动检测、智能入侵检测，以及摄像机篡改检测。智能视频移动探测可以区分动物和人，必要时会发送警报。当有人打开一扇门或进入受限制的空间时，智能入侵检测会发出警报。有了摄像机篡改检测功能，如果摄相机被移动，阻挡或破坏聚焦，可以发出警报并采取相应的行动。

图6 视频分析演示

针对基于HDR-60摄像机开发套件的视频分析演示，图6展示了基于以太网的图形控制界面。黄线表示计数器演示，用户能够在屏幕的水平，垂直或对角线位置上定位这条黄线。如果一个对象穿过这根线，那么这个对象从一个位置到另个位置就会被计数。此功能可以用来数出人们进入或退出某个位置的数目。红色方框表示一个受限制的区域，可以对红色框的大小和位置进行编程，以满足特定应用。一旦对象进入现场，就会被检测到。对象进入红色框表示的受限制区域可以设置警报。自动检测和报警可以取代昂贵的摄像机图像的实时监控。在图6中未展示的第三个功能是摄像机的篡改检测。当摄相机被遮盖或移动时，会发送警报。

总结

更高分辨率和更高帧速率图像传感器的需求在继续增长。这些图像传感器和先进的图像信号处理算法的整合，如HDR和智能视频分析，开辟了新的、还无法想象的应用领域。现有的信号处理器跟不上新的复杂应用的性能要求。可编程FPGA器件能够同时与多个高分辨率图像传感器接口，拼接在一起成为全景或平铺格式，并在同一芯片上运行HDR和智能视频分析算法，因此FPGA器件是一个的理想选择。